Recientes exámenes de la velocidad de
supernovas sugieren que el universo puede estar expandiéndose de manera
no uniforme en su aceleración, lo que implica que las leyes de la física
puede variar a través del cosmos.
Los físicos que trabajan con el conjunto de datos Union2 del Proyecto de Cosmología de Supernovas (Supernova Cosmology Project),
han sugerido que la expansión del universo parece mostrar un eje
preferente, lo que significa que el universo se está expandiendo más
rápidamente en una dirección que en cualquier otra.
Crédito: NASAblueshift
Esta expansión asimétrica se conoce como anisotropía, que es la propiedad de ser dependiente direccionalmente, y difiere de la isotropía, que implica propiedades idénticas en todas las direcciones.
El resultado es inconsistente con el
modelo cosmológico estándar, que se basa en el principio cosmológico que
requiere que el universo sea isotrópico y homogéneo, a saber: que tenga
la misma estructura y principios subyacentes que operen en todos
sitios, y parezca idéntico en todas las direcciones.
Desafiando la comprensión isotrópica
Publicado a principios de 2010, el
conjunto de datos Union2 consta de 557 supernovas de Tipo 1a – las
supernovas más brillantes conocidas, que son el resultado de las
violentas explosiones de estrellas enanas blancas en el final de sus
vidas.
A finales de 2010, dos cosmólogos de la Universidad de Ioannina, en Grecia, publicaron un desafío al principio cosmológico en Journal of Cosmology and Astroparticle Physics proporcionando pruebas estadísticas que apoyan la idea de un eje preferente de expansión.
A principios de este mes otro de tales desafíos se publicó en la página web de arXiv
por parte de Rong-Gen Cai y Tuoy Zhong-Liang, cosmólogos del Instituto
de Física Teórica de la Academia China de Ciencias. Su artículo también
explora la expansión acelerada no uniforme del cosmos.
“Este resultado actual es muy interesante,
dado que una de las ideas clave que subyacen a nuestra comprensión del
universo es que es isotrópico y que debería tener el mismo aspecto en
todas las direcciones”, comentó el astrofísico Geraint Lewis de la
Universidad de Sídney.
“En los próximos años, el número de
observaciones de supernovas lejanas se incrementará y se sabrá a ciencia
cierta si este resultado es correcto”.
El modelo cosmológico actual
Desde el descubrimiento de la aceleración
cósmica en 1998, respaldado por las observaciones de las supernovas de
tipo Ia (SNIa) que eran más débiles de lo esperado, estas explosiones
estelares se han convertido en una herramienta importante en la
determinación de los parámetros cosmológicos y la tasa de expansión de
nuestro universo.
Se forjó un modelo cosmológico estándar
mediante consenso general de físicos y cosmólogos, utilizando el
análisis conjunto de datos de SNIa en combinación con otras
observaciones, tales como la estructura a gran escala del universo y el
fondo cósmico de microondas (CMB) – la radiación térmica que se cree que
impregna nuestro universo observable.
El modelo actual sugiere que las leyes de
la física son las mismas para todos los lugares del universo – excepto
en los lugares extremos, como el interior de un agujero negro – y la
expansión acelerada del universo sucede de manera uniforme, adhiriéndose
a la isotropía y homogeneidad, que es esencialmente el principio
cosmológico.
¿Socavando el principio cosmológico?
Estos nuevos estudios – de verificarse –
significarían que las leyes de la física puede variar dependiendo de
dónde te encuentres en el universo, lo que haría extremadamente difícil
de comprender plenamente la evolución del universo y sus orígenes.
Por ejemplo, si las leyes de la física
fuesen diferentes en otras partes, significaría que todo lo que
entendemos sobre la naturaleza quedaría limitado a nuestra pequeña parte
del universo y el resto del cosmos seguiría siendo un enigma.
Ambos equipos llevaron a cabo un análisis
del hemisferio, comparando velocidades de supernovas en el hemisferio
norte respecto a las del hemisferio sur. Estos hemisferios se definieron
a partir del plano orbital galáctico de la Vía Láctea como ecuador de
referencia.
El análisis determinó un eje preferente de
anisotropía en el hemisferio norte. Esto sugiere que una parte del
cielo del norte representa una parte del universo que se expande hacia
el exterior, con una aceleración mayor que en otros lugares.
En lugar de un universo en expansión,
similar a una burbuja esférica perfecta, sería más como una expansión en
forma de huevo o asimétrica, lo que significa que el extremo visible de
nuestro universo observable estaría a distinta distancia en función de
la dirección.
Análisis estadístico
Ambos equipos han declarado que el
análisis estadístico no se corresponde necesariamente con resultados
significativos, pero refuerza sus resultados apelando a otras anomalías
en los datos del fondo cósmico de microondas (CMB).
De forma aislada, los resultados no son
estadísticamente significativos, pero poniendo todas estas anomalías en
conjunto, surge de alguna manera un significado consolidado que no era
evidente en el aislamiento. En otras palabras, cada pequeño elemento de
los estudios no es significativo por sí mismo, pero junto a muchos otros
elementos surge, en efecto, un resultado significativo.
Otros investigadores, como el cosmólogo
John Webb de la Universidad de Nueva Gales del Sur en Sídney, están
trabajando en problemas similares. “Hay varias observaciones
independientes que apuntan hacia grandes desviaciones de la isotropía.
Por lo tanto, permanece la posibilidad de que el principio cosmológico
sea sólo aproximadamente correcto”.
Es demasiado pronto para decir si estos
resultados son definitivos. Otros investigadores tienen distintas
opiniones en cuanto a cuál podría ser el origen de la anisotropía, o la
propiedad de ser dependiente de la dirección.
Tamara Davis es la cosmólogo principal del equipo Australian WiggleZ Dark Energy Survey
y mantiene reservas: “Parece sospechoso que la alineación sea
directamente perpendicular a la Vía Láctea, por lo que bien puede ser un
efecto de la observación que no comprendemos bien.
Además, los resultados son consistentes
con el modelo de energía oscura, que ha sido confirmado recientemente
por nuestro equipo, pero son incompatibles con las primeras semillas de
la fluctuación del universo”, comentó.
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